JP2007537638A - 第１及び第２の導電性部品間に容量性の無線周波数経路を有する携帯電話用ハンドセット - Google Patents

Abstract

第１及び第２の構成部品を備えるケーシングを有する携帯電話用ハンドセットが開示される。これらの第１及び第２の構成部品は、ハンドセットの閉じた形状と開いた形状との間を互いに対して摺動する。これらの第１及び第２の構成部品は電気的に導電性のコネクタによって相互接続され、第１及び第２の構成部品対向面には、第１及び第２の構成部品間の別の容量性の無線周波数の経路を規定する電気的に導電性の面又はコーティングが設けられている。この別の容量性の無線周波数の経路は、無線周波数の電流の進路を変えるのに役に立つ。この経路がない場合は、無線周波数の電流が電気的に導電性のコネクタを通って流れるため、ハンドセットの性能に悪影響を与える可能性がある。

Description

本発明は、携帯電話用ハンドセットに関し、特にユーザがハンドセットを「開いた」形態と「閉じた」形態との間を切り換えるときに互いに対して摺動する２つの部品を備えるハンドセットに関する。

携帯電話システム用のハンドセットは、多数の異なった物理的構成で製造される。これらの構成には、単独で剛体の「棒状電話（bar-phone）」、折り畳み式又は「クラムシェル形（clamshell）」電話及びツーピース「スライダ式電話」が含まれる。本発明はスライダ式電話に関する。「スライダ式電話」という用語は、２つの部分が互いに対して横方向に摺動するハンドセットの種類、及び「スイング式電話」として知られることもある概ね平行な面内で１つの部分が他に対して回る種類の両方を含むことを理解されたい。

典型的なスライダ式電話のハンドセットが、図１に示されている。

図１を参照すると、このハンドセットは、通常はディスプレイ３を含む第１の構成部品１、及び主としてハンドセットの機能を提供するために必要なキーパッドや電子回路を含む第２の構成部品２を備えている。閉じた形状にある場合は、キーパッドはハンドセットの第１の構成部品によって保護される。

アンテナ４は一般に、第２の構成部品の外側又は内側に位置する該第２の構成部品の端部に配置される。ハンドセットの２つの構成部品は、多数の導体を携える一般に可撓性の印刷回路である接続手段５によって全体的に接続される。この印刷回路の機能は、ハンドセットの第１の構成部品上のディスプレイ及び他の装置を制御することである。

この設計に関する制約は、アンテナがハンドセットの出力によって駆動されると、無線周波数の電流が接続手段の中を流れるようにされることである。これらの電流は、ハンドセットから放射される信号にほとんど寄与せず、相互に連結している導体の抵抗の損失の原因になるだけである。アンテナの入力インピーダンスは、ハンドセットの開いた形態と閉じた形態との間で著しく変化する。

図１の実施例では、接続手段は一般に、ハンドセットの２つの構成部品の接地面を相互接続する機能を有するトレースを含む、３０から５０の個別の導体トレース（印刷された回路の導体）を受け入れることができる。接続手段の長さは一般に、５０ｍｍから８０ｍｍの間である。それぞれの個別の導体には、かなりの抵抗及びインダクタンスがあり、また静電容量がハンドセットの導体と構成部品面との間に存在する。

実際的な機械的な理由のために、幅が広くて低抵抗の接地導体を接続手段に組み込むことは一般的に可能ではない。その理由は、ハンドセットの２つの構成部品間の間隔は狭く、また幅広い銅の導体が付いた可撓性の印刷回路は、その間隔内に収容するには可撓性が十分ではない。さらに、ハンドセットを開いたり閉じたりしたときに幅広い銅導体に繰返し屈曲を加えることは、ひび割れや破損をもたらす可能性がある。

相互接続する結合部の影響を緩和するために、ハンドセットの構成部品間にＲＦ電流が流れないようにすること、又は電流に代替えの電流経路を設けて前述した損失の多い相互接続部を確実に通らないようにすることのいずれかが必要である。

第１のハウジング上に搭載されたアンテナを有する第１及び第２の金属のハウジング、及び第１のハウジング内に収容された構成部品と第２のハウジング内に収容された構成部品との間の導電性の電気的接続部を含む剛体の「棒状電話」又は「クラムシェル形」電話を提供することは、ＥＰ ０ ６２２ ８６４（Casio）から周知である。別個の制御素子が第１及び第２の金属のハウジングの間に設けられて、第１及び第２のハウジングを通って流れる高い周波数の電流の配送を制御する。小さいチップの形状の制御素子は、１つ以上の抵抗、コンデンサ、コイル及び／又はダイオードを含み、第１及び第２のハウジングとの間を電線で接続される。前記制御素子のインピーダンスを変化させることにより、第１のハウジングに搭載されたアンテナの特性を変化させることができる。この理由は、制御素子のインピーダンスを変化させることは、アンテナの性能に障害を与える可能性がある電磁界を発生する、ハウジング内を流れる高い周波数の電流の配送を制御する役目を果たすからである。この配置は、高い周波数の電流が導電性の電気的接続部内を流れる電流に干渉することを制御することを求めない。実際に、導電性の電気的接続部は、第１及び第２のハウジングがこれにより短絡されないように特に設計される。この配列は、第１及び第２のハウジングの中に内蔵された接地面が他に相互接続されるようなハンドセットでは可能ではない。

本発明の実施形態は、低インピーダンスの容量性電流経路をハンドセットの構成部品の間に設けることができ、これにより相互接続する導体の中を流れる無線周波数の電流レベルを減少させ、また関連する損失を減らしハンドセットが開閉されるときのアンテナの性能の安全性を向上させる。同時に、相互接続導体を通る別の経路のインピーダンスを増加することができる。

本発明によれば、ハンドセットの閉じた形状と開いた形状との間で互いに対して摺動する第１及び第２の構成部品を含むケーシングを有する携帯電話用ハンドセットが提供される。この発明では、第１及び第２の構成部品は導電性のコネクタによって相互接続され、また第１及び第２の構成部品の対向面には、第１及び第２の構成部品間の別の容量性の無線周波数の経路を規定する導電性の面又はコーティングが設けられる。

本発明の１つの実施形態では、２つの構成部品の対向面には、外側でそれぞれ最も近い面上に導電性の面又はコーティング（例えば、金属化塗料）が設けられる。絶縁コーティング又は薄膜を対向面の間に設けて、電気的ノイズ及びコーティングに対する物理的な損傷の原因になる可能性がある物理的な接触を避けることが好ましい。

その代わりに又はそれに加えて、導電性の面又はコーティングは、ハンドセットの内側の１つ又は両方の構成部品上に、例えば対向面の内側の面上に設けることができる。この実施形態では、導電面は互いに電気的に接触することはできないため、別の絶縁層を設ける必要はない。

導電性の面又はコーティングは好ましいことに、相互接続する導電性のコネクタの領域内に設けることはないため、回路のトレースとコーティングとの間の静電容量を減少又は最小にすることに役に立つ。このことは、相互接続部の端部に存在するインピーダンスが、構成部品の対向面間に直接設けられる容量性経路の低いインピーダンスと比較する場合、確実にできるだけ高くなるようにする。

都合がよいことに、それぞれの導電性の面又はコーティングは、例えばハンドセットの回路部品に対して設けられた電気的な接地面又は接地コネクタへの接続によって電気的に接地される。

導電性の面又はコーティングは、各ハンドセットの構成部品の間隔が空いた領域に設けることができ、また中央スライド機構のどちら側にも配置できる。

本発明を一層良く理解するために、またそれを実行に移す方法を示すために、ここで一例として添付の図面を参照する。

本発明は、ハンドセットの端部から見た図２を参照して説明される。図１のように、ハンドセットの２つの構成部品及びそれを囲む容器成形品（case moldings）は、便宜上、「上部」１及び「下部」２と呼ぶ。相互接続用の可撓性回路５はハンドセットの構成部品間の領域の中心にあり、図１と同じ方法でループしており、前述したように長手方向で軸方向の動作が可能にされる。

可撓性回路５によって占められた区域の外側の上部１及び下部２の両方の容器成形品の範囲は、導電性材料から作られるか、又は導電性のコーティング６，７，８，９でコートされる。この導電面は、容器成形品の内側及び外側の両方に適用されることが好ましい。導電面が作られる面は、面間の平均の離隔距離「ｓ」が実際的な小さい値に維持される場合は、図示のように平坦であるか、又は対応する長手方向は湾曲又はリッジの形状になる。好ましいことに、絶縁薄膜１６，１７が導電面の間に配置されて、導電面が時々接触して望ましくない電気的効果を引き起こすことを防止する。このような薄膜は絶縁部材から形成されるか、又は最も近い面を従来の絶縁塗料を用いてオーバーペイント（over-paint）する。

導電性コーティングは、導電手段１２，１３，１４，１５によって内部のプリント回路基板（ＰＣＢ）１０，１１の接地面に導電接続される。ハンドセットの構成部品は、滑り手段１８，１９によってほぼ一定の間隔に維持される。そのような滑り手段は、導電性又は非導電性の部品とすることができ、また滑らかで積極的な動作を与えるためにスプリング又はオーバーセンタ動作（over-centre action）を受け入れることができる。それらの設計は周知であり、また本発明の出願によって制約を受けることはない。

図３に示すように、ハンドセットの構成部品の間の電気的な相互接続に利用できる空間を増加するために、構成部品１，２の一方又は両方の中央領域に１つ以上の凹部２０を選択的に設けて、可撓性の接続体５の受入を増加させる。

３つの異なったアンテナが、順番に１つのハンドセットの所定の位置で最適化された。いずれの場合にも、最適化は開いた位置で実行され、また入力ＶＳＷＲが開いた状態及び閉じた状態の両方で測定された。次に、同じ試験電話の端末の効率が、電話を開いた状態及び閉じた状態の両方にし、また３つのアンテナのそれぞれを順に適合させて、SATIMO STARGATE 64の球形の近距離場チャンバで測定された。

種々のラジエータ形状を有する３つのセラミックハイブリッド形アンテナは、電話の開いた構造において最適なリターンロスを与えるように最適化された。次に、アンテナの共振周波数が、開いた状態と閉じた状態における帯域の端の性能の釣り合いを取るために僅かにオフセットされた。全ての構成に対して実現された帯域幅は、極めて似通っていた。閉じた状態では、９００ＭＨｚ帯域における最適な適合周波数に移行があり、一方１８００ＭＨｚ帯域では、電話を閉じると極めて広い適合周波数帯域が作られ、ＤＳＣ帯域における適合は比較的変わらない。

３つのアンテナに対するリターンロス／周波数曲線が、図４、図５及び図６に示される。各図面は、電話を開いた位置及び閉じた位置にしたときの結果を示している。

アンテナは、極めて似通ったリターンロス／周波数特性を表示する。ＧＭＳ９００帯域における最適なインピーダンス適合の周波数は、ハンドセットが閉じられると低下するが、１８００ＭＨｚでは適合が影響を受けることは少なくなり、種々の別の共振が２つの動作周波数帯域の間に現れる。

アンテナ形状の最適化は非常に異なった点から開始されたが、全ての結果がこのように類似していることには興味をそそられる。ハンドセットが閉じられると、９００ＭＨｚ帯域のリターンロスは帯域の低い方の端で最大になるため、効率が帯域の低い方の端で最高になることが期待され、一方開いた状態では、効率が帯域の高い方の端で最大になることが期待される。

効率測定の結果が、図７、図８及び図９に示される。適当な長さのスリーブバラン（sleeve balun）が、接続ケーブルからの浮遊放射を減らすために、全ての測定時にハンドセットの近くに取り付けられた。端末の効率にはアンテナ端子における反射損失が含まれ、アンテナ入力のリターンロスが小さい状態では反射損失は小さいと期待される。いずれの場合にも、ハンドセットが開いた場合の結果は薄い灰色で示され、一方閉じた位置では濃い灰色で示される。

これらの結果には、幾つかの極めて興味深い特徴がある。

バージョン２．１は、１８００ＭＨｚ帯域で他の２つのアンテナとは極めて異なった特徴を有するが、９００ＭＨｚ帯域では、効率の結果及び効率／周波数の関係は著しく似ている。

リターンロスの結果（図４）は、閉じた位置での最良の適合は９００ＭＨｚ帯域の底部にあるが、効率は常にこの周波数では最も低いことを立証している。

９００ＭＨｚ帯域における平均リターンロスは、開いた位置と閉じた位置とでは極めて似ているが、閉じた位置の効率は極めて低い。

これらの結果は、９００ＭＨｚ帯域の効率の結果がアンテナではなく電話の動作の関数であることを示唆している。

この可能性を調査するために、平均効率が最大のアンテナ（ｖ３．２）がハンドセットに再度取り付けられ、また連結する可撓性ＰＣＢの端部（電気的に導電性のコネクタ）がハンドセット内の主ＰＣＢの後部から切り離された。

９００ＭＨｚ帯域内の適合が、可撓性ＰＣＢが切り離されるとほとんど完全に消滅することが分かる。このことは、９００ＭＨｚにおける適合が可撓性ＰＣＢ内を流れる電流によって極めて大きく影響されることを明白に示しており、また９００ＭＨｚ帯域内の効率が劣っていることは、これらの電流が主として損失をもたらすことを暗示している。

結論として、スライダ式電話のハンドセットの構成部品間の相互接続体が達成できる効率に大きく影響することが実証された。

本発明の好ましい特徴は発明の全ての態様に適用でき、またどのような可能な組合せにも使用できる。

この明細書の説明及び特許請求の範囲の全体を通して、「構成する」及び「含む」という用語及びその用語の変形例は、「含むが限定されない」ことを意味し、他の要素、完全体、一部分、付加物又はステップを除外するつもりはない（また、除外しない）。

閉じた形状及び開いた形状のスライダ形電話のハンドセットを示す図である。 本発明の実施形態のスライダ形電話のハンドセットを示す図である。 図２の実施形態に対して可能な変更を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第１のアンテナに対するリターンロスの結果を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第２のアンテナに対するリターンロスの結果を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第３のアンテナに対するリターンロスの結果を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第１のアンテナに対する測定された端末の効率を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第２のアンテナに対する測定された端末の効率を示す図である。 本発明の実施形態に適合した第３のアンテナに対する測定された端末の効率を示す図である。 ハンドセットの構成部品の１つの中のプリント回路基板に対してそれぞれ接続及び切断された電気的に導電性のコネクタを有する、本発明の実施形態に対するリターンロスの比較を示す図である。

Claims (14)

1. ハンドセットの閉じた形状と開いた形状との間で互いに対して摺動する第１及び第２の構成部品を含むケーシングを有する携帯電話用ハンドセットであって、前記第１及び第２の構成部品は導電性のコネクタによって相互接続され、かつ前記第１及び第２の構成部品の対向面には、前記第１及び第２の構成部品間の別の容量性の無線周波数の経路を規定する導電性の面又はコーティングが設けられることを特徴とするハンドセット。
2. 前記対向面の少なくとも１つの外側に導電性の面又はコーティングが設けられることを特徴とする請求項１に記載のハンドセット。
3. 前記導電性の面又はコーティングには絶縁性のコーティング又は層が設けられることを特徴とする請求項２に記載のハンドセット。
4. 前記対向面の少なくとも１つの内側に導電性の面又はコーティングが設けられることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のハンドセット。
5. 前記導電性の面又はコーティングが前記導電性のコネクタの位置には設けられないことを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のハンドセット。
6. 前記導電性の面又はコーティングが電気的に接地されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のハンドセット。
7. 前記導電性の面又はコーティングが前記各ハンドセット構成部品の１つに又は他に又は両方に設けられた電気的接地面又は接地コネクタに電気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載のハンドセット。
8. 前記導電性の面又はコーティングが滑らかであることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のハンドセット。
9. 前記少なくとも１つの導電性の面又はコーティングが溝又は隆起が付けられることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載のハンドセット。
10. 前記導電性の面又はコーティングが個々のハンドセット構成部品の間隔を空けた領域に設けられることを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載のハンドセット。
11. 前記間隔を空けた領域が中央スライド機構のいずれかの側に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のハンドセット。
12. 前記第１及び第２のハンドセット構成部品が１つの長手方向の軸に沿って互いに対して摺動するように構成されることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載のハンドセット。
13. 前記第１及び第２のハンドセット構成部品が回転軸の周りを摺動して回転するように構成されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のハンドセット。
14. 添付の図面の図２から図１０を参照して前に概ね説明されたハンドセット。

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